专利名称：一种用于控制立式机床主轴箱热变形的空冷装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制立式加工机床(包括立式加工中心、立式车床、钻床和 铣床等)主轴箱热变形的空气冷却装置，属于机床热设计技术领域。
背景技术：
为提高机床的生产效率，主轴向着高速化大功率方向发展，主轴轴承与驱动电机 产生较大热量，导致机床部件产生不均勻的温度场从而产生热变形，热效应严重影响机加 工的精度。轴承产生的热量可以通过油气润滑的压缩空气带走，这种方式能够有效减少传 递到机床主轴箱的热量；而电机产生的热量除了自带冷却风扇吹散一部分，剩下的大部分 则通过电机端面转移到主轴箱，使得主轴箱产生不均勻的温度场，结构发生热变形，导致主 轴端面漂移。为了消除热效应对机床加工精度的影响，目前最有效的途径是通过建立具体机 床的热误差模型，预测热误差并在数控系统中实现实时补偿，但是需要许多温度传感器及 相应的数据采集系统，且所建立的热误差模型不具有通用性，实施成本很高，未得到广泛应用。
发明内容
发明目的本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种降温效果好的 用于控制立式机床主轴箱热变形的空冷装置。技术方案本发明所述的用于控制立式机床主轴箱热变形的空冷装置，包括主轴 电机、主轴箱和立柱，所述主轴箱外设置有罩体，所述罩体与所述主轴箱形成封闭空间并将 所述主轴电机包盖；所述罩体的上端设置有冷却风扇及通风孔；所述主轴电机与所述主轴 箱之间设置有垫块，使得所述主轴电机与所述主轴箱之间形成通风孔，垫块可选择隔热块 或散热块，垫块的材料和尺寸根据主轴电机的温度选择；所述主轴箱和所述立柱上适当的 部位开有通风孔，上述所有的通风孔形成一个回路。主轴箱和立柱上的通风孔与主轴电机 与主轴箱之间的通风孔以及罩体上端的通风孔形成一个通风道，外界的空气从主轴箱和立 柱上的通风孔进入通风道，从罩体上端的通风孔排出，使空气按设计的路线流动，强迫冷却 驱动电机、主轴箱和立柱导轨。所述所述冷却风扇为轴流式风扇，其转速可根据机床关键部位的工作温升自动调 节。在所述主轴箱的顶部和所述立柱的导轨处还设置有传感器，所述传感器与所述冷 却风扇连接，如实时地检测主轴箱体顶部和立柱导轨处的工作温度，当温度超过某一设定 值，风扇将会启动，并根据温升趋势，调节风扇速度。有益效果本发明与现有技术相比，其有益效果为(1)本发明相对于热误差补 偿，采用冷却空气强迫对流换热，具有技术方案简单，适应性好，维护简单等优点；(2)本发 明装置通过风扇对驱动主轴的电机和机床主轴箱部件进行强迫空气冷却，降低主轴箱系统的温度，通过增加隔热块减少电机向主轴箱体传递的热量，最终使主轴箱温度分布均勻，达 到提高机床热稳定性的目的；(3)本发明装置可用于立式加工中心、立式车床、钻床和铣床 等立式机床，以某加工中心主轴箱为例，安装此套强迫空气冷却装置后，主轴箱系统整体温 升降低，主轴箱体配合面温度下降，顶面到底面间的温差明显减小，主轴端面的位移量降低 了 20%。
附图是本发明实施例产品的结构示意图，图中箭头表示风向。
具体实施例方式下面结合附图，对最佳实施例进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所 述实施例。实施例如图所示，一种用于控制立式机床主轴箱热变形的空冷装置，包括主轴电 机3、主轴箱5和立柱6，所述主轴箱5外设置有罩体1，所述罩体1与所述主轴箱5形成封 闭空间并将所述主轴电机3包盖；所述罩体1的上端设置有轴流式风扇2及通风孔，轴流式 风扇2的转速可根据机床关键部位的工作温升自动调节；所述主轴电机3与所述主轴箱5 之间设置有隔热块4，使得所述主轴电机3与所述主轴箱5之间形成通风孔，所述主轴箱5 和所述立柱6的正面和侧面上开有通风孔，上述通风孔形成回路。主轴箱和立柱上的通风 孔与主轴电机与主轴箱之间的通风孔以及罩体上端的通风孔形成一个通风道，外界的空气 从主轴箱和立柱上的通风孔进入通风道，从罩体上端的通风孔排出，使空气按设计的路线 流动，强迫冷却驱动电机、主轴箱和立柱导轨。在所述主轴箱5的顶部和所述立柱6的导轨处还设置有传感器，所述传感器与所 述冷却风扇2连接，如实时地检测主轴箱体顶部和立柱导轨处的工作温度，当温度超过某 一设定值，风扇将会启动，并根据温升趋势，调节风扇速度。熟知本领域的人士将理解，虽然这里为了便于解释已描述了具体实施例，但是可 在不背离本发明精神和范围的情况下做出各种改变。因此，除了所附权利要求之外，不能用 于限制本发明。
权利要求
一种用于控制立式机床主轴箱热变形的空冷装置，包括主轴电机(3)、主轴箱(5)和立柱(6)，其特征在于所述主轴箱(5)外设置有罩体(1)，所述罩体(1)与所述主轴箱(5)形成封闭空间并将所述主轴电机(3)包盖；所述罩体(1)的上端设置有冷却风扇(2)及通风孔；所述主轴电机(3)与所述主轴箱(5)之间设置有垫块(4)，使得所述主轴电机(3)与所述主轴箱(5)之间形成通风孔，所述主轴箱(5)和所述立柱(6)上开有通风孔，上述通风孔形成回路。
2.根据权利要求1所述的用于控制立式机床主轴箱热变形的空冷装置，其特征在于 所述所述冷却风扇(2)为轴流式风扇。
3.根据权利要求1所述的用于控制立式机床主轴箱热变形的空冷装置，其特征在于 在所述主轴箱(5)的顶部和所述立柱(6)的导轨处还设置有传感器，所述传感器与所述冷 却风扇⑵连接。
4.根据权利要求1所述的用于控制立式机床主轴箱热变形的空冷装置，其特征在于 所述垫块(4)为隔热块或散热块。
全文摘要
本发明公开一种用于控制立式机床主轴箱热变形的空冷装置，包括主轴电机、主轴箱和立柱，所述主轴箱外设置有罩体，所述罩体与所述主轴箱形成封闭空间并将所述主轴电机包盖；所述罩体的上端设置有冷却风扇及通风孔；所述主轴电机与所述主轴箱之间设置有垫块，使得所述主轴电机与所述主轴箱之间形成通风孔，所述主轴箱和所述立柱上开有通风孔，上述通风孔形成回路。本发明装置通过风扇对驱动主轴的电机和机床主轴箱部件进行强迫空气冷却，降低主轴箱系统的温度，通过增加隔热块减少电机向主轴箱体传递的热量，最终使主轴箱温度分布均匀，达到提高机床热稳定性的目的。
文档编号B23B19/00GK101885075SQ20101021611
公开日2010年11月17日 申请日期2010年7月1日 优先权日2010年7月1日
发明者蒋书运 申请人:东南大学